Il MIT Propone il Nuovo Esperimento di Quantum Per Eseguire i Calcoli Intrattabili

Published on March 3, 2011 at 6:04 AM

I computer di Quantum sono computer che sfruttano i beni strani della materia estremamente alle piccole scale.

Molti esperti credono che un computer completo di quantum potrebbe eseguire i calcoli che sarebbero disperatamente che richiede tempo sui computer classici, ma finora, i computer di quantum sono risultato devilishly duro costruire. I pochi prototipi semplici sviluppati in laboratorio eseguono tali calcoli rudimentali che è a volte difficile da dire se realmente stanno sfruttando gli effetti di quantum affatto.

Un beam splitter è un'unità, come quello rappresentato qui, che biforca un fascio luminoso. Un esperimento proposto dai ricercatori del MIT, che conta sui beam splitter, sfrutterebbe il comportamento sconosciuto delle particelle di quantum per eseguire i calcoli che sono disperatamente che richiede tempo sui computer convenzionali.

All'Associazione per il Simposio del Materiale Di Calcolo Quarantatreesimo sulla Teoria di Computazione a giugno, il professore associato dell'informatica Scott Aaronson ed il suo dottorando Alex Arkhipov presenteranno un documento che descrive un esperimento che, se funzionasse, avrebbe offerto la prova ben fondata che i computer di quantum possono fare le cose che i computer classici non possono. Sebbene costruire l'apparato sperimentale sia difficile, non dovrebbe essere difficile quanto il computer funzionale di costruzione di quantum di a completamente -.

Se l'esperimento funziona, “ha il potenziale di catturarci dopo cui vorrei chiamare “la singolarità di quantum,„ dove facciamo la prima cosa quantumly che non possiamo fare su un computer classico,„ diciamo Terry Rudolph, un ricercatore avanzato con l'Ottica del Quantum di Londra Imperiale dell'Istituto Universitario e la Scienza del Laser, che non è stata compresa nella ricerca.

Aaronson e la proposta di Arkhipov è una variazione su un esperimento eseguito dai fisici all'Università di Rochester nel 1987, che ha contato su un'unità chiamata un beam splitter, che cattura un fascio incidente e lo divide in due raggi che viaggiano nelle direzioni differenti. I ricercatori di Rochester hanno dimostrato che se due particelle leggere identiche - fotoni - raggiungono esattamente il beam splitter allo stesso tempo, entrambe andranno destra o hanno andato; non cattureranno i percorsi differenti. È un altro dei comportamenti strani di quantum delle particelle fondamentali che sfidano le nostre intuizioni fisiche.

Più indicatore luminoso!

L'esperimento dei ricercatori del MIT userebbe un più grande numero dei fotoni, che avrebbero attraversato una rete dei beam splitter e finalmente direzione i rivelatori del fotone. Il numero dei rivelatori sarebbe da qualche parte nelle vicinanze del quadrato del numero dei fotoni - circa 36 rivelatori per sei fotoni, 100 rivelatori per 10 fotoni.

Per c'è ne esecuzione dell'esperimento del MIT, sarebbe impossible da predire quanti fotoni direzione tutto il rivelatore dato. Ma sopra le esecuzioni successive, i reticoli statistici comincerebbero a accumularsi. Nella versione del sei-fotone dell'esperimento, per esempio, del potrebbe risultare che c'è una probabilità che i fotoni direzione i rivelatori 1, 3, 5, 7, 9 e 11, una probabilità di 8 per cento di 4 per cento che direzione i rivelatori 2, 4, 6, 8, 10 e 12, ecc, per tutta la combinazione concepibile di rivelatori.

Calcolando che la distribuzione - la probabilità dei fotoni che direzione una combinazione data di rivelatori - è un problema incredibilmente duro. L'esperimento dei ricercatori' non la risolve completamente, ma ogni riuscita esecuzione dell'esperimento preleva un campione dall'insieme della soluzione. Uno dei risultati chiave in relazione di Arkhipov e di Aaronson è che, non solo sta calcolando la distribuzione un problema in modo intrattabile duro, ma in modo da sta simulando la campionatura. Per un esperimento con più per esempio 100 fotoni, probabilmente sarebbe oltre la capacità di calcolo di tutti i computer nel mondo.

Puntine D'ottone

La domanda, poi, è se l'esperimento può essere eseguito con successo. I ricercatori di Rochester la hanno eseguita con due fotoni, ma convincere i fotoni multipli per arrivare ad un'intera sequenza dei beam splitter al momento giusto è esattamente più complicato. “È provocatorio, tecnologicamente, ma non ostile così,„ dice Barry Sanders, Direttore dell'Università di Istituto di Calgary per la Scienza Dell'informazione Di Quantum. Le Sabbiatrici precisa che nel 1987, quando i ricercatori di Rochester hanno eseguito il loro esperimento iniziale, stavano utilizzando i laser montati sulle tabelle del laboratorio e stavano convincendo i fotoni per arrivare simultaneamente al beam splitter inviandoli giù i cavi a fibre ottiche delle lunghezze differenti. Ma gli anni recenti hanno veduto l'arrivo dei chip ottici, in cui tutte le componenti ottiche sono incise in un substrato di silicio, che lo rende molto più facile gestire traiettorie dei fotoni'.

Il più grande problema, Sabbiatrici crede, sta generando i diversi fotoni ad intervalli abbastanza prevedibili per sincronizzare il loro arrivo ai beam splitter. “La Gente sta lavorando per una decade, facendo le grandi cose,„ le Sabbiatrici dice. “Ma ottenere un treno di singoli fotoni è ancora una sfida.„ Rudolph acconsente. “Al momento, la cosa dura sta entrando abbastanza singoli fotoni nel chip,„ dice. Ma, aggiunge, “la mia speranza è quello in alcuni anni, noi riuscirà a sviluppare l'esperimento che attraversare il limite di cui possiamo praticamente fare con i computer classici.„

Le Sabbiatrici precisa che anche se il problema di ottenere i singoli fotoni sul chip è risolto, i rivelatori del fotone ancora hanno inefficienze che potrebbero effettuare le loro misure inesatte: nel gergo di assistenza tecnica, ci sarebbe disturbo nel sistema. Ma Aaronson dice che lui ed Arkhipov considerano esplicitamente la domanda di se simulare anche una versione rumorosa del loro esperimento ottico sia stata un problema in modo intrattabile duro per un computer convenzionale. Sebbene non possano provare che era, Aaronson dice che “la maggior parte del nostro documento è votato a dare la prova che la risposta a quella è sì.„ È promettente che una prova è prossima, se dal suo gruppo di ricerca o da altri'.

Sorgente: http://web.mit.edu/

Last Update: 12. January 2012 18:12

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